JP6898444B2 - エンジンの燃焼を制御するための燃料組成物 - Google Patents
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Description
改善された点火特性を有する燃料組成物、およびそのような燃料組成物の製造方法が提供される。
燃焼の開始が燃焼室中への火花(又はスパーク)の導入によって実質的に制御されるように、十分な点火遅れ(又はイグニッション・ディレイ(ignition delay))をもたらす燃料を用いて作動させた場合、火花点火エンジン(又はスパーク・イグニッション・エンジン(spark ignition engine))は改善された(又は向上した)作動を有することが可能である。エンジンに対して十分な点火遅れを有さない燃料は、エンジン内での「ノッキング(knocking)」を引き起こす可能性があり、その場合、エンジン内の燃焼の少なくとも一部は、燃焼室中への火花の導入に依存しない。
種々の態様において、ナフサ沸点範囲燃料組成物が提供される。当該燃料組成物は、少なくとも約80のリサーチオクタン価(RON)を有することが可能であり、そして、ナフサ沸点範囲燃料組成物の全重量に基づいて、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンのある(特定の)合計重量%(又は総重量%(combined wt%))を含むことが可能である。いくつかの態様において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、(−1.273×RON+135.6)未満であることが可能である。他の態様において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、(−1.273×RON+151.8)よりも大きいことが可能である。任意選択的に、燃料組成物は、少なくとも約10℃のT5蒸留点および約233℃以下のT95蒸留点を有する。任意選択的に、燃料組成物は、約80〜約99、または約75〜約105、または約88〜約101のRONを有することが可能である。任意選択的に、燃料組成物は、約5.0〜約12.0、または約8.0〜約18.0、または約5.0〜約10.0の感度(又はセンシティビティ(sensitivity))(RON−MON)を有することが可能である。
(概要)
いくつかの態様において、火花点火エンジンにおいて改善された(又は向上した)燃焼特性(又はコンバスション・プロパティ(combustion properties))(組成物のリサーチオクタン価に対して改善された燃焼特性)を有し得るナフサ沸点範囲組成物(又はナフサ・ボイリング・レンジ・コンポジション(naphtha boiling range composition))を提供する。他の態様において、圧縮点火エンジン(又はコンプレッション・イグニッション・エンジン(compression ignition engine))において、改善された(又は向上した)燃焼特性(組成物のリサーチオクタン価に対して改善された燃焼特性)を有し得るナフサ沸点範囲組成物を提供する。両種のナフサ沸点範囲組成物に関する改善された(又は向上した)燃焼特性は、直鎖プロピル基(R1−CH2−CH2−CH2−R2)を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計量(又は総合計量(total combined amount))を制御(又は調整又は調節又はコントロール(control))することによって達成され得る。このような直鎖プロピル基に関して、R2は、任意の都合のよいCxHy基に相当(又は対応)することができ、これは、パラフィンまたはイソパラフィンにおいて現れ(存在し)得るものである。R1は、水素原子に相当(又は対応)することができ、これは、直鎖プロピル基を末端n−プロピル基にするものである;または、R1は、任意の都合のよいCxHy基に相当(又は対応)することができ、これは、パラフィンまたはイソパラフィンにおいて現れ(存在し)得るものである。
(1)直鎖プロピル基を有する(n−パラフィン+イソパラフィン)の重量%<−1.273×RON+135.6
(2)直鎖プロピル基を有する(n−パラフィン+イソパラフィン)の重量%>−1.273×RON+151.8
従来から、燃料の点火遅れおよび/またはノッキング抵抗は、リサーチオクタン価(RON)、またはリサーチオクタン価およびモーターオクタン価(MON)の平均などの燃料のオクタン価と関連づけられると考えられている。予想外であることに、点火遅れに関する優秀な相関特性は、RONと組成分析とを、特に、直鎖プロピル基を有する組成物中の化合物の重量%とを組み合わせることによって提供することができることが決定された。
上記の表3は、RONと、直鎖プロピル基を有するn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計含有量との組合せを使用することによって、RONおよび/またはMONに基づく予測と比較して、燃料の点火遅れを予測する優れた方法が提供可能であることを実証する。驚くべきことに、従来の火花点火燃料組成物は、RONと、直鎖プロピル基を有する化合物の含有量とに基づき、特性上同様であると特徴決定することができることも決定された。
(3)直鎖プロピル基を有する(n−パラフィン+イソパラフィン)の重量%<−1.273×RON+139.6
(4)直鎖プロピル基を有する(n−パラフィン+イソパラフィン)の重量%>−1.273×RON+147.8
種々のガソリン試料が開発され、分析され、そしてエンジン試験で試験されて、オクタンおよび組成物に対する点火遅れおよびノック抵抗が決定された。ガソリン試料に関しての詳細を表4に示す。最初の2種の試料は、約10体積%のエタノールを含有するレギュラー無鉛ガソリン(RUL2)および約10体積%のエタノールを含有するプレミアム無鉛ガソリン(PUL2)に相当した。燃料1は、約45体積%のRUL2と、約55体積%の、シクロアルカンおよび燃料1が約10体積%のエタノールを含有するような十分なエタノールの混合物とのブレンドに相当した。燃料2は、表4に示された組成物を達成するための、約50体積%のPUL2と、シクロアルカン、芳香族およびエタノールの混合物とのブレンドに相当した。したがって、燃料1および2は、それぞれ、RUL2またはPUL2に対して直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの減少した重量パーセントを有する組成物に相当した。燃料3は、表4に示された組成物を達成するための、RUL2と、イソパラフィンおよびエタノールの混合物とのブレンドに相当した。イソパラフィンは、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの重量パーセントがRUL2に対して増加するように十分な量の直鎖プロピル基を含んでいた。燃料4は、表4に示された組成物を達成するための、PUL2と、イソパラフィンおよびエタノールの混合物とのブレンドに相当した。イソパラフィンは、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの重量パーセントがPUL2に対して増加するように十分な量の直鎖プロピル基を含んでいた。
実施形態1
約80〜約105のリサーチオクタン価(又はリサーチ・オクタン・ナンバー(research ontane number))(RON)を有するナフサ沸点範囲燃料組成物(又はナフサ・ボイリング・レンジ・フューエル・コンポジション(naphtha boiling range fuel composition))であって、n−パラフィンおよびイソパラフィンを含み、n−パラフィンおよびイソパラフィンは、直鎖プロピル基を含み、n−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%が、燃料組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+135.6)未満である、燃料組成物。
約80〜約110のリサーチオクタン価(RON)を有するナフサ沸点範囲燃料組成物であって、n−パラフィンおよびイソパラフィンを含み、n−パラフィンおよびイソパラフィンは、直鎖プロピル基を含み、n−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%が、燃料組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+151.8)よりも大きい、燃料組成物。
少なくとも約10℃のT5蒸留点(T5 distillation point)および約233℃以下のT95蒸留点(T95 distillation point)、または少なくとも約15℃のT5および約215℃以下のT95、または少なくとも約15℃のT5および約204℃以下のT95を有する、上記実施形態のいずれかの燃料組成物。
約80〜約99、または約82〜約98、または約84〜約96、または約88〜約101のRONを有する、上記実施形態のいずれかの燃料組成物。
燃料組成物の感度(RON−MON)は、約2.0〜約18.0、または約5.0〜約12.0、または約5.0〜約10.0、または約8.0〜約18.0である、上記実施形態のいずれかの燃料組成物。
燃料組成物が、
少なくとも約5重量%のナフテン、または少なくとも約10重量%のナフテン(又はナフテン類(naphthenes))を含む;または、
改質ナフサ沸点範囲組成物(又はモディファイド・ナフサ・ボイリング・レンジ・コンポジション(modified naphtha boiling range composition))が、少なくとも約5重量%の芳香族(又は芳香族化合物又はアロマティクス(aromatics))、または少なくとも約10重量%の芳香族を含む;または、
その組合せ
である、上記実施形態のいずれかの燃料組成物。
ナフサ沸点範囲組成物の製造方法であって、第1のナフサ沸点範囲組成物に改質剤組成物(又はモディファイヤ・コンポジション(modifier composition))を添加することによって、改質ナフサ沸点範囲組成物(又はモディファイド・ナフサ・ボイリング・レンジ・コンポジション(modified naphtha boiling range composition))を形成(又は調製又は製造)することを含み、第1のナフサ沸点範囲組成物は、少なくとも約80のリサーチオクタン価(RON)を有し、
改質ナフサ沸点範囲組成物の点火遅れ(又はイグニッション・ディレイ(ignition delay))は、第1のナフサ沸点範囲組成物の点火遅れよりも、少なくとも約1.0ミリ秒(または少なくとも約2.0ミリ秒)(だけ)大きく、
第1のナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、第1のナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+139.6)よりも大きく、
改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、改質ナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+139.6)未満である、
方法。
直鎖プロピル基(鎖)を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、(−1.273×RON+135.6)未満であり、
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約80〜約105のRONを有する、
実施形態7の方法。
ナフサ沸点範囲組成物の製造方法であって、第1のナフサ沸点範囲組成物に改質剤組成物(又はモディファイヤ・コンポジション(modifier composition))を添加することによって、改質ナフサ沸点範囲組成物(又はモディファイド・ナフサ・ボイリング・レンジ・コンポジション(modified naphtha boiling range composition))を形成(又は調製又は製造)することを含み、第1のナフサ沸点範囲組成物は、少なくとも約80のリサーチオクタン価(RON)を有し、
改質ナフサ沸点範囲組成物の点火遅れは、第1のナフサ沸点範囲組成物の点火遅れよりも、少なくとも約1.0ミリ秒(または少なくとも約2.0ミリ秒)(だけ)大きく、
第1のナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、第1のナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+147.8)未満であり、
改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、改質ナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+147.8)よりも大きい、
方法。
直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、(−1.273×RON+151.8)よりも大きい、実施形態9の方法。
改質ナフサ沸点範囲組成物のRONは、第1のナフサ沸点範囲組成物のRONと比べて、5.0以下、または3.0以下、または1.0以下(だけ)異なる、実施形態7〜10のいずれかの方法。
第1のナフサ沸点範囲組成物は、
約80〜約99、または約82〜約98、または約84〜約96、または約75〜約105、または約88〜約101のRONを有する;または
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約80〜約99、または約82〜約98、または約84〜約96、または約75〜約105、または約88〜約101のRONを有する;または、
その組合せ
である、実施形態7〜11のいずれかの方法。
改質ナフサ沸点範囲組成物は、少なくとも約5重量%のナフテン、または少なくとも約10重量%のナフテンを含む;または
改質ナフサ沸点範囲組成物は、少なくとも約5重量%の芳香族、または少なくとも約10重量%の芳香族を含む;または
その組合せ
である、実施形態7〜12のいずれかの方法。
第1のナフサ沸点範囲組成物および/または改質ナフサ沸点範囲組成物は、
少なくとも約10℃のT5蒸留点および約233℃以下のT95蒸留点、または
少なくとも約15℃のT5および約215℃以下のT95、または
少なくとも約15℃のT5および約204℃以下のT95
を有する、実施形態7〜13のいずれかの方法。
実施形態7〜14のいずれかに従って製造(又は形成)される、改質ナフサ沸点範囲組成物。
点火遅れが、ASTM D7668に記載の方法に従って、596℃での一定体積燃焼(又はコンスタント・ボリューム・コンバスション(constant volume combustion))の間に形成される(又は生じる)dP/dt曲線(又はdP/dtカーブ(dP/dt curve))における初期局所最大(又はイニシャル・ローカル・マキシマム(initial local maximum))として規定(又は定義)される、実施形態7〜14のいずれかの方法。
Claims (11)
- 改質ナフサ沸点範囲組成物の製造方法であって、
第1のナフサ沸点範囲組成物に改質剤組成物を添加して、改質ナフサ沸点範囲組成物を製造することを含み、
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約75〜約110のリサーチオクタン価(RON)を有し;
圧縮点火エンジンにおける改質ナフサ沸点範囲組成物の点火遅れは、圧縮点火エンジンにおける第1のナフサ沸点範囲組成物の点火遅れよりも、少なくとも1.0ミリ秒小さく;
改質剤組成物は、改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%を増加させ;
第1のナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、第1のナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+147.8)未満であり、
改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、改質ナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+147.8)よりも大きい、
方法。 - 改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、(−1.273×RON+151.8)よりも大きい、請求項1に記載の方法。
- 改質ナフサ沸点範囲組成物のRONは、第1のナフサ沸点範囲組成物のRONと比べて、5.0以下異なる、請求項1に記載の方法。
- 第1のナフサ沸点範囲組成物は、約82〜約98のRONを有する;または
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約82〜約98のRONを有する;または
その組合せ
である、請求項1に記載の方法。 - 第1のナフサ沸点範囲組成物は、約88〜約101のRONを有する;または
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約88〜約101のRONを有する;または
その組合せ
である、請求項1に記載の方法。 - 点火遅れは、ASTM D7668に記載の方法に従って、596℃での一定体積燃焼の間に形成されるdP/dt曲線における初期局所最大として定義される、請求項1に記載の方法。
- 改質ナフサ沸点範囲組成物の製造方法であって、
第1のナフサ沸点範囲組成物に改質剤組成物を添加して、改質ナフサ沸点範囲組成物を製造することを含み、
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約75〜約110のリサーチオクタン価(RON)を有し;
圧縮点火エンジンにおける改質ナフサ沸点範囲組成物の点火遅れは、圧縮点火エンジンにおける第1のナフサ沸点範囲組成物の点火遅れよりも、少なくとも1.0ミリ秒小さく、
改質剤組成物は、改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%を増加させ;
第1のナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、第1のナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+151.8)未満であり、
改質ナフサ沸点範囲組成物において、直鎖プロピル基を含むn−パラフィンおよびイソパラフィンの合計重量%は、改質ナフサ沸点範囲組成物の全重量に基づいて、(−1.273×RON+151.8)よりも大きい、
方法。 - 点火遅れは、ASTM D7668に記載の方法に従って、596℃での一定体積燃焼の間に形成されるdP/dt曲線における初期局所最大として定義される、請求項7に記載の方法。
- 改質ナフサ沸点範囲組成物のRONは、第1のナフサ沸点範囲組成物のRONと比べて、5.0以下異なる、請求項7に記載の方法。
- 第1のナフサ沸点範囲組成物は、約82〜約98のRONを有する;または
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約82〜約98のRONを有する;または
それらの組合せ
である、請求項7に記載の方法。 - 第1のナフサ沸点範囲組成物は、約88〜約101のRONを有する;または
改質ナフサ沸点範囲組成物は、約88〜約101のRONを有する;または
それらの組合せ
である、請求項7に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662422085P | 2016-11-15 | 2016-11-15 | |
US62/422,085 | 2016-11-15 | ||
PCT/US2017/057612 WO2018093530A1 (en) | 2016-11-15 | 2017-10-20 | Fuel compositions for controlling combustion in engines |
Publications (3)
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